7.5. Bruikbare eiwitten en onzinnige aminozuurketens

In deze proef wordt aangenomen dat het toeval op de proppen kan komen met enig bruikbaar eiwit. Hoeveel van het totale aantal mogelijke rangschikkingen kunnen beschouwd worden als bruikbare eiwitten? Het mag duidelijk zijn dat niemand dit met zekerheid kan zeggen. We kunnen hiervan wel een idee krijgen door een vergelijking te maken met andere systemen waarvan de onderdelen alleen in bepaalde volgordes kunnen werken. De beste analogie is ons alfabet met zijn 26 letters. Door deze in verschillende volgordes te plaatsen, kunnen we een heleboel verschillende boodschappen schrijven.

Maar, tenzij de letters zich in een betekenisvolle volgorde bevinden, zijn ze slechts nonsense. Welk percentage van de mogelijke volgordes van de letters van het alfabet zijn betekenisvol?

Om die vraag te beantwoorden werd een experiment uitgevoerd aan het Center for Probability Research in Biology. Dertigduizend letters werden willekeurig getrokken, waarna alle betekenisvolle volgordes werden opgeschreven – Engelstalige woorden, zinsnedes of boodschappen die voor de gemiddelde lezer betekenis zouden hebben. De resultaten zijn weergegeven in figuur 4.

Toen 30.000 letters willekeurig werden getrokken, bevatte de langste betekenisvolle volgorde slechts 7 letters. De letters ABC kwamen in het hele experiment slechts één keer in deze volgorde voor. AB kwam 41 keer voor.

Het is heel duidelijk dat toevallige rangschikkingen vooral onzinnige rangschikkingen zijn. Zelfs voor een groot aantal volgordes waarvan gezegd zou kunnen worden dat ze betekenisvol zijn, moet enig voorstellingsvermogen gebruikt worden. De volgordes van zes letters waren bijvoorbeeld: RUINPA, WEETED, en AGMCAP.

Een werkbare hypothese werd uit dit experiment afgeleid. Deze hypothese stelt dat er gemiddeld gezien een kans tussen 1/4 en 1/5 bestaat om een betekenisvolle volgorde te verkrijgen wanneer een letter aan een bepaalde lengte wordt toegevoegd. De kans dat er een betekenisvolle volgorde van 400 letters wordt verkregen zou dan tussen 1 op 4400 en 1 op 5400 zijn (als je verschillende talen in beschouwing neemt die hetzelfde alfabet gebruiken, dan zouden slechts weinig van die talen mogelijk zijn zonder de waarde van de letters te veranderen, zodat het de berekeningen niet meer dan een paar orden van grootte zou beïnvloeden. Misschien zou maar één taal in beschouwing moeten worden genomen omdat de informatiewaarde voor de diverse letters anders is in verschillende talen, terwijl aminozuren alleen maar in de "eiwittaal" betekenis hoeven te hebben).

Laten we aannemen, bij gebrek aan een andere manier om de verhouding van betekenisvolle aminozuurvolgordes te bepalen, dat een gelijksoortige waarschijnlijkheid bestaat als in het geval van het alfabet. Maar we zullen het getal van 1 op 4400 aanhouden, omdat er minder aminozuren bestaan dan letters van het alfabet (er zijn er slechts twintig).

Gebaseerd op deze aanname is de kans dat we voor een aminozuurketen met een lengte van 400 een bruikbaar eiwit verkrijgen gelijk aan 1 op 4400, wat gelijk is aan 1 op 10240.

Er bestaat natuurlijk een onzekerheidsfactor wanneer we een formule gebruiken die alleen maar op de analogie met het alfabet is gebaseerd. Maar er bestaan veel overeenkomsten tussen het alfabet en de twintig aminozuren. Sommige letters "reageren" gemakkelijker dan andere, net als aminozuren, en andere worden slechts zelden gebruikt. Deze onzekerheid heeft alleen invloed op de eerste fase van onze studie, namelijk het door toeval voortbrengen van de eerste eiwitmolecule.

Er moeten op zijn minst 239 passende eiwitmoleculen in een verzameling bestaan om in het minimaal benodigde aantal te voorzien voor de kleinste theoretisch mogelijke levende entiteit. De alfabetformule zou niet van toepassing zijn op de tweede en alle volgende eiwitmoleculen en de onzekerheidsfactor wordt daarmee dus geëlimineerd. [1]

Volgende pagina


1 Wellicht moet benadrukt worden dat de onzekerheidsfactor voor het eerste eiwit helemaal geen onzekerheid overdraagt naar de andere eiwitten in de verzameling. Deze andere zouden niet zomaar een eiwit moeten zijn die waar dan ook zou werken, maar specifiek op deze locatie. [Terug naar de tekst]